精冲技术在汽车换挡拨叉中的应用与发展

2012-09-12杨静刚代群武汉迪克精冲有限公司

锻造与冲压 2012年8期

文／杨静刚，代群·武汉迪克精冲有限公司

精冲技术在汽车换挡拨叉中的应用与发展

文／杨静刚，代群·武汉迪克精冲有限公司

拨叉零件是汽车变速箱的重要构件之一，传统的拨叉大部分是采用精密铸造工艺进行制造的，随着精冲技术的发展，精冲技术以其固有的技术优点开始逐步替代传统工艺。

精冲是在普冲的基础上，发展起来的一种精密冲压加工工艺，是一种高效、优质、节能的绿色制造技术，目前正得到越来越广泛的应用。精冲技术为消费者提供了节能、环保、高品质和可靠的产品，在促进社会可持续发展方面做出了贡献，同时也展现了创新在技术发展过程中起到的巨大的推动作用。

精冲技术的产生

1921年，德国人FritzSchiess在Lichtensteig自己的家庭作坊里，开始设计和制造试验性的液压冲裁装置，并进行了一些简单零件的成功试冲。1922年2月，FritzSchiess申请“金属零件液压冲裁装置”的德国专利，并于1923年3月将它公诸于世，精冲技术从此诞生。随后它被推广到瑞士、法国、英国和美国等地。

最初，精冲技术主要是秘密地使用于德国、瑞士的钟表工业等领域，随着时代的发展，精冲技术的应用领域也越来越广泛，20世纪90年代，这种节能、节材、环保的技术在汽车行业中得到了广泛的应用。

精冲技术从发明到现在已经接近百年了，大致可分为以下3个时期。

⑴秘密期：1923～1956年，主要应用在钟表、打字机、纺织机械等行业。

⑵普及期：1957～1979年，主要应用在机械、仪器仪表、照相机、电子、小五金、家电等行业。

⑶发展期：1980年至今，主要应用在汽车、摩托车和计算机等行业。

精冲技术发展的历史是断续前进的，近30年的发展才是连续而快速的，从而出现了美好的前景。精冲件也由薄板到中厚板，从平面精冲到三维成形，由简单到复杂，由小型到大型。下面本文就从汽车变速箱换挡拨叉机构的演变过程来阐述精冲技术的应用和发展。

精冲技术的应用

在捷达轿车换挡拨叉中的应用

拨叉零件是汽车变速箱的重要构件之一，广泛应用于汽车的传动变速系统中。传统的拨叉大部分是采用精密铸造工艺进行制造的，随着精冲技术的发展，精冲技术以其固有的技术优点开始逐步替代传统工艺（图1），在汽车零部件领域中得到日益广泛的应用，其中精冲拨叉在捷达轿车变速箱中得到了较早的应用。

图1拨叉由传统的铸造工艺制造转向精冲制造

一汽-大众1995年引进的捷达轿车换挡拨叉机构（图2）全部采用精冲零件，具体情况如下。

⑴零件数量：7种精冲零件。

⑵零件材料：C35、08Al。

⑶材料厚度：4～6mm。

⑷零件尺寸：最大为150mm。

⑸精冲设备：300～400t。

⑹精冲工艺：压印、镦挤、压弯、精冲落料。

⑺模具形式：精冲级进模具。

⑻零件特点：采用冲压工艺取代传统的铸造工艺，零件实现了轻量化，尺寸精度和表面质量都有所改善。

图2捷达轿车的换挡拨叉机构

⑼工艺特点：精冲工艺与其他冲压工艺相结合完成零件的制造，取代传统的铸造工艺。

⑽需要改进点：在零件设计方面没有充分发挥精冲技术的优势，大部分零件无法在精冲机上完成全部成形工序，需要精冲与弯曲等其他冲压成形工艺相结合，工序比较长。

捷达轿车换挡拨叉机构的零件如图3所示。其中，图3a、b采用了压印、镦挤、压弯、精冲落料等工序，图3c采用了压弯、精冲落料等工序。

图3捷达轿车换挡拨叉机构的零件

图4宝来手动变速箱换挡拨叉机构

在宝来手动变速箱换挡拨叉中的应用

宝来轿车上所使用的手动变速箱是德国大众新一代轿车平台采用的MQ变速箱，于2001年引入中国市场，换挡机构将换挡方式由原来的滑动换挡改进为轴承转动方式，减小了换挡力。

宝来手动变速箱换挡拨叉机构如图4所示，其精冲技术的应用体现了精冲技术的发展，材料板厚越来越厚，从单独平面精冲到复合三维成形件，由简单到复杂，由小型件到大型件。宝来手动变速箱换挡拨叉机构精冲零件的具体情况如下。

⑴零件数量：10多种精冲零件。

⑵零件材料：C35、S460MC、S420MC、StW22、235JR。

⑶材料厚度：4～12mm。

⑷零件尺寸：最大为450mm。

⑸精冲设备：300～880t。

⑹精冲工艺：压印、镦倒角、引苞、镦挤、压弯、精冲落料。

⑺模具形式：大型精冲级进模具（最大840mm×840mm）。

⑻零件特点：将原拨叉通过滑动来传递换挡力，改进为通过轴承转动传递换挡力，有效降低了力的传递过程中的损失，并巧妙运用杠杆原理，使换挡更加轻便。零件在设计的时候，利用精冲技术的优点，实现零件高效、高质量的生产。

⑼工艺特点：大多数零件可以实现精冲一次生产完成，不需要后续再加工，将压印、镦倒角、引苞、镦挤、压弯、精冲落料等工艺集成入一副大型精冲级进模具中（最多达到了7步工步），并能对厚达12mm的零件或尺寸达450mm的零件进行精冲加工。

⑽需要改进点：大型精冲级进模具对模具的制造精度、模具材料、表面处理有了更高的要求，造成模具制造成本、维护成本大幅度提高。

宝来手动变速箱换挡拨叉机构的零件如图5所示。其中，图5a复合了压印、镦倒角、压弯、精冲落料等工序，图5b复合了反切、压弯、精冲落料等工序，图5c复合了压印、镦挤、压弯、挤苞、精冲落料等工序。

图5宝来手动变速箱换挡拨叉机构的零件

在迈腾自动变速箱换挡拨叉中的应用

目前在迈腾轿车上使用的大众最新技术的DCT双离合器DQ自动变速箱，它所采用的精冲拨叉（图6）在单个精冲件的结构上比MQ系列要简单，因为随着焊接技术的发展，如激光焊接，模块化拨叉功能的实现不用完全依靠结构复杂的精冲件，而是可以将多个结构简单的精冲零件，通过激光焊接等技术，将其组合成满足功能要求的模块，这样对精冲设备和模具的要求就降低了。迈腾自动变速箱换挡拨叉机构精冲零件的具体情况如下。

图6迈腾自动变速箱换挡拨叉机构

⑴零件数量：10多种精冲零件。

⑵零件材料：C35、16MnCr5等。

图7迈腾自动变速箱换挡拨叉机构的零件

⑶材料厚度：4～6mm。

⑷零件尺寸：最大260mm。

⑸精冲设备：300～880t。

⑹精冲工艺：压印、镦倒角、镦挤、压弯、精冲落料。

⑺模具形式：大型精冲级进模具。

⑻零件特点：由于自动变速器的自动执行的需要，零件结构比较复杂，单纯的采用精冲技术，是无法实现零件的制造的，将精冲技术与其他先进制造技术相结合，是这一时期拨叉零件的特点。

⑼工艺特点：精冲技术与激光焊接技术的结合。

⑽需要改进点：精冲技术如何与激光焊接技术有机地结合起来，来满足更高性能、更高质量、更低成本的需求，是接下来需要重点解决的问题。

迈腾自动变速箱换挡拨叉机构的零件如图7所示。

精冲技术的市场前景和发展趋势

一方面，精冲技术的发展将会使越来越多的不可能变成可能，使用精冲技术可以高效、高质量地生产形状更加复杂、尺寸更加精密的零件。另一方面，随着精冲技术和越来越多的其他先进制造技术的结合，会进一步拓展精冲技术应用的深度和广度，精冲这种绿色制造技术在汽车行业有着非常光明的市场前景，目前正呈现出蓬勃发展的趋势。